絕大多數(shù)進行時效強化的合金，原始組織都是由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上升而增大。在時效處理前進行淬火，就是為了在加熱時使盡量多的溶質(zhì)溶入固溶體，隨后在快速冷卻中溶解度雖然下降，但過剩的溶質(zhì)來不及從固溶體中分析出來，而形成過飽和固溶體。為達到這一目的而進行的淬火常稱為固溶熱處理。“經(jīng)過長期反復研究證實，時效強化的實質(zhì)是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉淀物顆粒(一般是金屬化合物，也可能是過飽和固溶體中的溶質(zhì)原子在許多微小地區(qū)聚集)，形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。”

經(jīng)過長期反復研究證實，時效強化的實質(zhì)是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉淀物顆粒(一般是金屬化合物，也可能是過飽和固溶體中的溶質(zhì)原子在許多微小地區(qū)聚集)，形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。

在時效處理前進行固溶處理時，加熱溫度必須嚴格控制，倒角機以便使溶質(zhì)原子能最大限度地固溶到固溶體中，同時又不致使合金發(fā)生熔化。許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差只有5℃左右。進行人工時效處理，必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間，才能得到比較理想的強化效果。生產(chǎn)中有時采用分段時效，即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間，然后在更高的溫度下再保溫一段時間。這樣作有時會得到較好的效果。
馬氏體時效鋼淬火時會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，形成馬氏體。馬氏體就是一種過飽和固溶體。這種鋼也可采用時效處理進行強化。低碳鋼冷態(tài)塑性變形后在室溫下放置一段時間后，強度提高，塑性降低，這種現(xiàn)象稱為機械時效。

倒角機為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構(gòu)件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。 將淬火后的金屬工件置于室溫或較高溫度下保持適當時間，以提高金屬強度的金屬熱處理工藝。在較高溫度下進行的時效處理是人工時效。在機械生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫或室外自然環(huán)境下長期放置（也有放置于海水中的），然后才進行切削加工。這種措施被稱為自然時效，它是借助外界溫度的變化及較長間的放置使工件的內(nèi)應力得以釋放，使一些內(nèi)部組織得以穩(wěn)定。但這種時效不屬於金屬熱處理工藝。這兩種時效處理各有利弊，第三種方式是振動時效從80年代初起逐步進入實用階段，振動時效處理則在不加熱也不象自然時效那樣費時的情況下，用給工作施加一定頻率的振動使其內(nèi)應力得以釋放，從而達到時效的目的。